Analýza nebezpečných prvků v kontaminované půdě: Zákon o opatřeních proti znečištění půdy, JIS K 0470

Uživatelské přínosy

• Možnost analýzy půdy s jednoduchou přípravou vzorku
• Zvýšení citlivosti detekce díky výkonné rentgenové trubici – výrazně zlepšené meze detekce kadmia a dalších těžkých kovů
• Možnost screeningové analýzy nebezpečných kovů uvedených v zákoně o opatřeních proti znečištění půdy a normě JIS K 0470

Úvod

Analýza nebezpečných prvků v půdě je zásadní pro prevenci znečištění životního prostředí, zajištění bezpečnosti zemědělských produktů a ochranu lidského zdraví.

Japonský Zákon o opatřeních proti znečištění půdy, přijatý v roce 2002, představuje právní rámec pro prevenci kontaminace půdy. Norma JIS K 0470 – Stanovení arsenu a olova v jílu a písku pomocí energodisperzní rentgenové fluorescenční spektrometrie (EDXRF) – pak poskytuje rychlou a jednoduchou kvantitativní metodu stanovení těchto prvků v půdách a píscích, použitelnou přímo na průmyslových lokalitách či jiných kontaminovaných místech.

Nový energodisperzní rentgenový fluorescenční spektrometr (EDX) Shimadzu ALTRACE umožňuje analýzu nebezpečných prvků v půdě s minimální přípravou vzorku. Díky zvýšenému výkonu rentgenové trubice bylo dosaženo výrazného zlepšení detekčních limitů kadmia a dalších těžkých kovů, které dříve představovaly výzvu pro konvenční EDX systémy.

Tato aplikační zpráva představuje příklad analýzy prvků Cd, Pb, Hg, As, Se a Cr – tedy těžkých kovů a dalších látek uvedených jako třída 2 nebezpečných látek podle Zákona o opatřeních proti znečištění půdy.

Regulační limity nebezpečných těžkých kovů

Seznam prvků níže je výňatkem z limitních hodnot pro látky zařazené do Třídy 2 (těžké kovy atd.) dle zmíněného zákona o kontaminaci půdy.

• Cd ≤ 45 mg/kg půdy
• Pb ≤ 150 mg/kg půdy
• Hg ≤ 15 mg/kg půdy
• As ≤ 150 mg/kg půdy
• Se ≤ 150 mg/kg půdy
• Cr(VI) ≤ 250 mg/kg půdy

Příprava vzorku

Vzorek se vloží do vzorkovací nádoby, jejíž dno je vyloženo polypropylenovou fólií o tloušťce 5 µm, a jednoduše se zhutní. Obrázek 1 zobrazuje příklad připraveného vzorku.

Shimadzu: Obrázek 1 - Připravený vzorek

Kalibrační křivky

Pro stanovení kalibračních křivek bylo použito šest prvků – Cd, Pb, Hg, As, Se, Cr – s využitím příslušných JIS standardních látek (nebo jiných vhodných referenčních materiálů). Kalibrační křivky pro As a Pb byly opraveny pro spektrální překryvy se Se a Pb pomocí I(j) metody.

Podle normy JIS musí být měření provedeno za podmínek, kdy intenzita sumárního píku FeKα nepřesáhne 1/1000 intenzity čáry FeKα. Analýzy proto probíhaly za podmínek, které tento požadavek splňovaly.

Shimadzu: Obrázek 2 - Kalibrační křivky

Přesnost, mez detekce a mez kvantifikace

Tabulka 2 uvádí přesnost kalibračních křivek a výpočty mezí detekce a kvantifikace na základě teoretických statistických odchylek. Přestože norma JIS K 0470 stanovuje mez kvantifikace 30 mg/kg pro As a Pb, přístroj ALTRACE dosahuje podstatně nižších hodnot, což výrazně rozšiřuje jeho možnosti pro stopovou analýzu.

Shimadzu: Tabulka 2 Přesnost, dolní mez detekce, dolní mez kvantifikace

Opakovatelnost

Tabulka 3 shrnuje výsledky jednoduchého testu opakovatelnosti (n = 10) na certifikovaném referenčním materiálu kontaminované půdy JSAC 0462 (Japan Society for Analytical Chemistry). Koeficient variace pro prvek o nízké koncentraci -  Hg (7,2 mg/kg) činil 5 %, zatímco u ostatních prvků byl ≤1 %, což potvrzuje vysokou přesnost přístroje ALTRACE.

Shimadzu: Tabulka 3 Výsledky jednoduchého testu opakovatelnosti (n = 10) JSAC 0462

Podmínky analýzy

• Přístroj: Shimadzu ALTRACE
• Analyzované prvky: Cd, Pb, Hg, As, Se, Cr
• Analytická metoda: Kvantitativní analýza, metoda kalibrační křivky
• Detektor: SDD
• Rentgenová trubice: Rh target
• Napětí trubice:
  • 30 kV (Cr)
  • 50 kV (Pb, Hg, As, Se)
  • 65 kV (Cd)
• Proud trubice: automaticky řízený [µA]
• Primární filtry:
  • #1 (Cd)
  • #4 (Hg)
  • #5 (Pb, As, Se)
  • #6 (Cr)
• Atmosféra: vzduch
• Doba akumulace: 300 s × 4 kanály
• Mrtvý čas detektoru:
  • 10 % (Pb, As, Se)
  • max. 40 % (Cd, Hg, Cr)
• Korekce sumárního píku: aplikována

Závěr

Nový EDX spektrometr Shimadzu ALTRACE, který kombinuje optimalizovaný optický systém a vlastní technologii rychlého zpracování signálu, představuje ideální nástroj pro mikroanalýzu.

Analýzy nebezpečných těžkých kovů v souladu se Zákonem o opatřeních proti znečištění půdy a normou JIS K 0470 lze provádět s minimální přípravou vzorku. Díky možnosti kontinuální analýzy až 48 vzorků je systém ALTRACE ideální i pro zpracování velkého množství vzorků a rutinní provoz.

ALTRACE tak vyhovuje celé škále analytických požadavků – od stopových analýz přes víceprvkové stanovení až po rychlou a spolehlivou rutinní analýzu.